Ulepszenia w Magneto Electric Machines:

Za pomocą zwykłego magnesu w kształcie podkowy, kawałka miękkiego żelaza i zwykłego gwoździa z gontu, praktyczny wynalazca, który od lat zastanawiał się nad mocą drzemiącą w magnesie, teraz demonstruje jako swoje odkrycie fakt najwyższej wagi w nauka magnetyczna, która dotychczas umykała obserwacji zarówno naukowców, jak i praktycznych elektryków, a mianowicie istnienie neutralnej linii w polu magnetycznym — linii, w której biegunowość indukowanego magnesu ustaje, a poza którą się zmienia. Za pomocą równie prostych urządzeń pokazuje praktyczne wykorzystanie swojego odkrycia w taki sposób, aby wytworzyć silnik magnetyczny, otwierając w ten sposób oszałamiającą perspektywę możliwości stojących przed nami w zrewolucjonizowaniu obecnych metod napędu poprzez zastąpienie cudownie taniego i bezpieczny agent. Swoim osiągnięciem pan Wesley W. Gary obalił panujące dotychczas teorie filozofii magnetycznej i podniósł magnetyzm spośród sił statycznych, gdzie umieściła go nauka, do pozycji siły dynamicznej. Silnik magnetyczny Gary'ego, wynik długich lat badań pana Gary'ego, jednym słowem proste urządzenie, które zapewnia własną moc i będzie działać, dopóki nie zostanie zużyte przez siłę tarcia, zbliżając się niebezpiecznie do tego okropnego niedźwiedzia, wiecznego ruch.

Stary sposób patrzenia na magnetyzm polegał na postrzeganiu go jako siły podobnej do grawitacji, której pokonanie wymaga wydatku energii równej przyciąganiu; w konsekwencji jego moc nie mogła być wykorzystana. Przyjmując tę teorię, próba wykorzystania magnesu trwałego jako siły napędowej byłaby równie bezsensowna, jak próba podniesienia się za własne buty. Ale pan Gary, ignorując teorie, trudził się swoimi eksperymentami z niezwykłą cierpliwością i wytrwałością, aż w końcu dokonał odkrycia, które wydaje się wymagać rekonstrukcji przyjętej filozofii. Aby zrozumieć działanie silnika magnetycznego Gary'ego, konieczne jest najpierw dokładne zrozumienie leżącej u jego podstaw zasady --- istnienia linii neutralnej i zmiany biegunowości, co pan Gary demonstruje za pomocą magnesu w kształcie podkowy, kawałka miękkiej żelazo i jego zwykły gontowy gwóźdź. Jest to zilustrowane na rysunku 1. Ten ostatni A reprezentuje magnes złożony; B, kawałek miękkiego żelaza przymocowany do dźwigni z przegubem obrotowym pośrodku, przy czym żelazo staje się magnesem przez indukcję, gdy znajduje się w polu magnetycznym magnesu stałego; C, mały gwóźdź, który odpada, gdy żelazo lub magnes indukowany znajduje się na linii neutralnej. Naciskając palcem na dźwignię w D, żelazko podnosi się powyżej linii neutralnej. Teraz niech gwóźdź zostanie przyłożony do końca indukowanego magnesu w punkcie E; przylega do niego, a czubek jest skierowany do wewnątrz w kierunku bieguna magnesu bezpośrednio pod nim, wskazując w ten sposób, że indukowany magnes ma przeciwną biegunowość niż stały. Teraz niech żelazo będzie stopniowo opuszczane w kierunku magnesu; gwóźdź opada na linii neutralnej, a teraz jego czubek jest skierowany na zewnątrz lub od bieguna magnetycznego poniżej. W ten sposób pan Gary udowadnia, że biegunowość indukowanego magnesu zmienia się, przechodząc przez linię neutralną bez kontaktu. W eksperymencie paski papieru umieszcza się pod miękkim żelazkiem lub indukowanym magnesem, jak pokazano na rysunku, aby zapobiec kontaktowi.
Pokazano, że linia neutralna rozciąga się całkowicie wokół magnesu; a kawałek miękkiego żelaza umieszczony na tej linii całkowicie odetnie przyciąganie magnesu od wszystkiego poza nim. Działanie tego odcięcia ilustruje rysunek 2. Litery A i B oznaczają jeden magnes zrównoważony, a drugi magnes stacjonarny. Magnes A jest zrównoważony na złączu, a dwa magnesy są ustawione tak, aby przeciwne bieguny były skierowane do siebie. Litera C jest kawałkiem cienkiej lub blachy żelaznej, w zależności od przypadku, przymocowanej do dźwigni ze złączem pośrodku i tak wyregulowanej, że żelazko porusza się po linii neutralnej przed biegunami stacjonarnego magnes. Naciskając palcem na dźwignię w D, żelazko podnosi się, cofając w ten sposób odcięcie, tak że magnes A jest przyciągany i przyciągany do góry przez magnes B. Zdejmij palec, a odcięcie spadnie między biegunami i w konsekwencji magnes A ponownie spada. Ten sam ruch magnesów można uzyskać, umieszczając kawałek żelaza na biegunach magnesu B po tym, jak magnes A zostanie do niego przyciągnięty. Magnes A natychmiast odpadnie; ale żelazo może być zrównoważone, a równowaga nie może zostać zakłócona, przez wzajemne oddziaływanie magnesów, gdy żelazo znajduje się na linii neutralnej i nie zbliża się ani nie oddala od magnesu B.
Zademonstrowanie tych zasad przy pierwszych próbach może nie być łatwe. Należy jednak pamiętać, że sam wynalazca potrzebował czterech lat po tym, jak odkrył zasadę regulacji delikatnej równowagi, aby uzyskać maszynę, która będzie działać. Teraz jednak, że ma przemyślany cały problem i szczerze powiedzieć: Jeśli świat został przez niego rozwiązany, każda zręczna i cierpliwa osoba, która ma trochę wiedzy na temat mechaniki, może wkrótce sam to zademonstrować.
Zasada leżąca u podstaw silnika i metoda, dzięki której uzyskuje się ruch, jest teraz wyjaśniona, przyjrzyjmy się modelom roboczym wynalazcy. Ruch wiązki jest najprostszy i twierdzi się, że dzięki niemu można uzyskać największą moc z magnesów. Pokazano to na rycinie 3. Litera A oznacza magnes stacjonarny, a litera B magnes z miękkiego żelaza, czyli magnes indukowany, przymocowany do dźwigni ze złączem pośrodku i tak wyważony, że magnes stacjonarny nie do końca przeciągnie go po linia neutralna. Litera C reprezentuje belkę zbudowaną z podwójnego magnesu, ściśniętą razem w środku i wyważoną na przegubie. Jeden koniec jest ustawiony naprzeciw nieruchomego magnesu, z podobnymi biegunami oddzielonymi od siebie. Wiązka jest tak wyważona, że kiedy miękkie żelazo B na magnesie A znajdzie się poniżej linii neutralnej, to (wiązka) jest odpychane w dół do dolnej przerywanej linii oznaczonej literą D. Wiązka uderza w dźwignię E sworzniem F jest przymocowany i popycha go (dźwignię) w kierunku sworznia G, który jest przymocowany do miękkiego żelaza B, które w ten sposób jest napędzane powyżej linii neutralnej, gdzie zmienia się jego biegunowość. Miękkie żelazo przyciąga teraz wiązkę magnesu C do górnej linii przerywanej, po czym (miękkie żelazo) jest ponownie przesuwane w dół nad linią neutralną, a jego polaryzacja ponownie się zmienia, wiązka magnesu C jest ponownie odpychana do dolnej linii, kontynuując więc poruszać się, dopóki nie zostanie zatrzymany lub zużyty. To po prostu ilustruje ruch wiązki. Aby uzyskać dużą moc, wynalazca umieściłby grupy złożonych magnesów stacjonarnych nad i pod belką z każdej strony oraz magnesy z miękkiego żelaza, w tym przypadku cztery, połączone prętami przechodzącymi w dół między biegunami magnesów stacjonarnych . Środkiem do przenoszenia mocy byłby „Pitman” łączący belkę z kołem zamachowym w celu zmiany ruchu posuwisto-zwrotnego na obrotowy. Twierdzi, że dzięki magnesom o dużych rozmiarach można by w ten sposób uzyskać ogromną moc.
Jednym z najdelikatniejszych i najładniejszych modeli pana Gary'ego jest ten ilustrujący działanie silnika obrotowego. Obserwowanie działania tego zgrabnego małego urządzenia wiąże się ze szczególną fascynacją. Pokazano to na rycinie 4. Litera A oznacza stojący magnes zawieszony na prostopadłym wałku; B, poziome magnesy; C, miękkie żelazko, które jest przymocowane do dźwigni D; E, przegub obrotowy, na którym wyważona jest dźwignia; i F, śruba skrzydełkowa do regulacji ruchu miękkiego żelaza. To miękkie żelazo jest tak wyważone, że gdy biegun północny pionowego magnesu A obraca się wokół przeciwnego i powyżej południowego bieguna magnesów poziomych B, spada poniżej linii neutralnej i zmienia swoją biegunowość. Gdy magnes A obraca się, aż jego biegun północny znajdzie się naprzeciw i powyżej bieguna północnego magnesów B, miękkie żelazo jest ciągnięte w górę i nad linią neutralną, tak że jego biegunowość ponownie się zmienia. W tym momencie polaryzacja w miękkim żelazku C jest taka sama jak w przypadku magnesów trwałych A i B. Aby uruchomić silnik, magnes A jest obracany do ostatniej wymienionej pozycji, a bieguny są przeciwne, jak bieguny magnesu B; następnie jeden biegun magnesu A jest przesunięty nieco do przodu i nad miękkim żelazkiem. Ten obrotowy magnes jest odpychany przez magnesy B, a także przez miękkie żelazo; obraca się, aż przeciwne bieguny magnesów trwałych staną się przeciwne; gdy przyciągają się nawzajem, miękkie żelazo spada poniżej linii neutralnej, polaryzacja zmienia się i staje się przeciwna do polaryzacji magnesów B i podobna do polaryzacji magnesu A; uzyskany pęd przenosi biegun A nieco do przodu w stosunku do B i nad miękkim żelazem, które, mając teraz podobną biegunowość, odpycha go do punktu początkowego, kończąc obrót. Magnesy A i B łączą teraz lub łączą swoje siły, a miękkie żelazo jest ponownie wciągane przez linię neutralną; zmienia się jego biegunowość i wykonuje się kolejny obrót bez przyłożenia jakiejkolwiek innej siły niż siła magnesów. Ruch będzie kontynuowany, dopóki nie zostanie przyłożona siła zewnętrzna, aby go zatrzymać, lub dopóki maszyna nie ulegnie zużyciu.
Wynik jest taki sam, jaki można by uzyskać, gdyby usunąć magnesy B i zwinąć miękkie żelazo drutem, przyłożyć siłę baterii wystarczającą do nadania jej takiej samej mocy, jaką uzyskuje z magnesów B, i zastosować zmieniacz prądu, aby zmienić biegunowość. Moc wymagana do działania zmieniacza prądu w tym przypadku byłaby większa niż moc wymagana do przesunięcia miękkiego żelaza nad linią neutralną, ponieważ w tych okolicznościach nie jest wymagana żadna moc z obracającego się magnesu, ponieważ jest on poruszany przez magnesy złożone kiedy jednakowe bieguny są naprzeciw siebie, trzy magnesy przyciągają w ten sposób żelazo. Kiedy przeciwne bieguny są blisko siebie, przyciągają się i pozwalają żelazu opaść poniżej linii. Miękkie żelazko z dźwignią jest precyzyjnie wyważone na przegubie i ma zastosowane i wyregulowane małe sprężyny, aby zrównoważyć je z mocą magnesów. W tym modelu roboczym miękkie żelazo wibruje mniej niż o jedną pięćdziesiątą cala.
Ten ruch obrotowy jest przeznaczony do stosowania w małych silnikach, w których wymagana jest niewielka moc, takich jak napędzanie maszyn do szycia, do prac dentystycznych, witryn wystawowych itp.
Kiedy Wesley Gary miał dziewięć lat, telegraf elektryczny był w powijakach i był cudem tamtych czasów; a jego ojciec, który był duchownym w hrabstwie Cortland w stanie Nowy Jork, zajmował się sprawami ogólnego zainteresowania i czynił z nich przedmiot okazjonalnych wykładów, między innymi poświęcając wiele uwagi wyjaśnieniu tego nowego wynalazku. Aby zilustrować swoje uwagi na ten temat, zastosował maszynę elektromagnetyczną. To i mowa jego ojca w naturalny sposób wzbudziły ciekawość chłopca, który zwykł dużo rozmyślać o stosunkach elektryczności i magnetyzmu, aż doszedł do niego mglisty pomysł, że w jakiś sposób muszą stać się wielką potęgą na świecie. Nigdy nie stracił zainteresowania tym tematem, chociaż jego prymitywne eksperymenty zostały na chwilę przerwane przez pracę jego młodzieńczej męskości. Gdy poproszono go o wybór zawodu, początkowo miał niejasne przeczucie, że chciałby zostać artystą. „Ale”, mówi, „moi przyjaciele pomyśleliby, że jest to prawie tak bezużyteczne i niepraktyczne, jak poszukiwanie perpetuum mobile”. W końcu udał się do lasu, aby wyrąbać drewno i podjął kontrakty na wykarczowanie dużych połaci lasów w zachodnim i środkowym Nowym Jorku, spławiając drewno kanałami do Troi. Prowadził ten biznes przez kilka lat, kiedy został zmuszony do porzucenia go przez poważny atak reumatyzmu zapalnego, wywołany ekspozycją w lesie. I to, jakkolwiek niefortunne musiało się wówczas wydawać, stało się punktem zwrotnym w jego życiu. Jego lekarze rodzinni nalegali, aby szukał innych środków do życia niż drwal. Na pytanie „Co mam zrobić?” zasugerowano, że mógłby zająć się głoszeniem kazań, idąc w ślady ojca i brata, który przyjął zawód. Ale powiedział, że nigdy nie będzie mógł tego zrobić; robił wszystko, co w jego mocy, aby praktykować, ale nie mógł głosić. „Więc wynaleźć coś” – powiedział lekarz. „Nie mam wątpliwości, że byłeś przeznaczony na wynalazcę”. Zostało to powiedziane z całą powagą, a pan Gary był w końcu przekonany, że lekarz zna go lepiej niż on sam. Jego myśli w naturalny sposób powracały do eksperymentów i marzeń z młodości, postanowił poświęcić całą swoją energię temu problemowi. Zastanawiając się nad tą sprawą, czuł się coraz bardziej przekonany, że w magnesie uwięziona jest wielka siła; że kiedyś musi zostać odblokowany i ustawiony do wykonywania pracy na świecie; że klucz jest gdzieś ukryty i że może go znaleźć równie dobrze jak ktoś inny.
W Huntington w Pensylwanii pan Gary dokonał pierwszej praktycznej demonstracji i pozwolił zbadać swoje odkrycie i opublikować fakt. Ze swoich eksperymentów od dawna jest zadowolony, że gdyby mógł wymyślić „odcięcie”, sposób zneutralizowania siły przyciągania nieruchomego magnesu na innym wzniesionym nad nim i ustawionym na osi, w przeciwieństwie do przeciwległych biegunów, i tak ustawić to odcięcie tak, aby działało automatycznie, mógłby wytworzyć ruch w zrównoważonym magnesie. W tym celu wytrwale eksperymentował i zaledwie cztery lata temu dokonał odkrycia będącego kluczem do jego problemu, który jest podstawą jego obecnego silnika i burzy naszą filozofię. Eksperymentując pewnego dnia z kawałkiem miękkiego żelaza na magnesie, odkrył linię neutralną i zmianę biegunowości. Z początku niewiele uwagi poświęcał odkryciu zmiany biegunowości, potem nie dostrzegając jej znaczenia, całkowicie pochłonięty możliwościami, jakie otworzyło przed nim odkrycie linii neutralnej. Tu był punkt jego przerwania. Przez pewien czas eksperymentował całkowicie z bateriami, ale we wrześniu 1874 roku udało mu się uzyskać mechanizm niezależny od baterii. Dokonano tego zgodnie z zasadą przedstawioną na rysunku 2. Zrównoważony magnes, którego bieguny były przeciwne do magnesu stacjonarnego, został obciążony tak, aby bieguny opadały, gdy magnes stacjonarny nie był przyciągany. Kiedy został on przyciągnięty do nieruchomego magnesu, ruch dotknął sprężyny, a zatem dźwignia z miękkim żelazem została zmuszona do opuszczenia się między dwoma magnesami na linii neutralnej, przecinając w ten sposób wzajemne przyciąganie. Następnie zrównoważony magnes, reagując na siłę grawitacji, opadł, a gdy spadł, uderzył w kolejną sprężynę, za pomocą której odcięcie zostało podniesione z powrotem do pierwotnego położenia, w wyniku czego siła przyciągania między magnesami została ponownie wprowadzony do gry. W czerwcu następnego roku pan Gary zademonstrował ten ciągły ruch kilku dżentelmenom, chroniąc się przez pokrycie wycięcia miedzią, aby ukryć prawdziwy użyty materiał i uniemożliwić komukolwiek okradanie go z jego odkrycia. Publikacja w lokalnej gazecie występu małej maszyny, w który został skopiowany daleko i szeroko, wzbudził duże zainteresowanie. Ale wynalazca bynajmniej nie był zadowolony. Udało mu się zapewnić ciągły ruch, ale nie w praktycznym silniku. Wynalazł wyjątkową zabawkę, ale nie maszynę, która wykonałaby męską pracę. Robił więc dalsze eksperymenty w jednym i drugim kierunku, używając przez długi czas baterii; i dopiero jakiś czas po tym, jak przeprowadził się do Bostonu (co było mniej więcej dwa lata temu), był przekonany, że punkt zmiany biegunowości, na którym nie zrobił na nim tak wielkiego wrażenia, kiedy po raz pierwszy trafił na nie wraz ze swoim odkryciem linii neutralnej, były prawdziwymi do pracy. Potem jego postępy były najszybsze i w krótkim czasie zbudował działające modele, nie tylko ku własnemu zadowoleniu, ale także ku zadowoleniu tych ekspertów, którzy byli na tyle uczciwi, by poddać je krytycznej i gruntownej analizie, wyraźnie demonstrując swoją zdolność do zabezpieczenia ruch i moc, jak nigdy dotąd, dzięki samonapędzającym się i samoczynnym maszynom. Jego twierdzenie, jak to formalnie ujął, jest następujące: „Odkryłem, że prosty kawałek żelaza umieszczony w poprzek biegunów magnesu i blisko ich końca zmienia swoją biegunowość w polu magnetycznym i zanim wejdzie w kontakt z magnesem, faktem jest jednak, że rzeczywisty kontakt jest zabezpieczony. Warunki są takie, że grubość żelaznego magnesu musi być proporcjonalna do mocy magnesu, a linia neutralna lub linia zmiany biegunowości żelaza jest bliżej lub dalej od magnesu w zależności od mocy tego ostatniego i grubości pierwszego. Całe moje odkrycie opiera się na tej zmianie biegunowości w żelazku, z baterią lub bez. Moc można zwiększyć w dowolnym stopniu lub zmniejszyć, dodając lub usuwając magnesy.
Pan Gary ma 41 lat, urodził się w 1837 roku. Przez lata poświęcone na rozwiązywanie swojego problemu utrzymywał się z wpływów ze sprzedaży kilku przydatnych wynalazków, dokonywanych od czasu do czasu, kiedy był zmuszony zrezygnować z z jego eksperymentów, aby zebrać fundusze. Ze sprzedaży jednego z tych wynalazków — prostego drobiazgu — zarobił około 10 000 dolarów.
Ogłoszenie wynalezienia silnika magnetycznego nastąpiło w momencie, gdy podniecenie światłem elektrycznym osiągnęło szczyt. Posiadacze zapasów gazu byli w stanie niepokoju, a ci, którzy zwrócili uwagę na badanie zasady działania nowego światła, wyrażali przekonanie, że chodzi tylko o koszt energii potrzebnej do wytworzenia prądu dla światła. co stanęło na drodze do jego powszechnego wprowadzenia i zastąpienia gazu. Wybitny elektryk, który pewnego dnia badał zasadę pana Gary'ego, zapytał, czy zmieniając biegunowość uzyskał iskry elektryczne. Powiedział, że tak, a ten pierwszy zasugerował następnie, aby zastosować tę zasadę do budowy maszyny magnetoelektrycznej i że może się ona okazać lepsza od wszystkiego, co było wówczas w użyciu. Działając zgodnie z tą sugestią, pan Gary zabrał się do pracy iw ciągu tygodnia udoskonalił maszynę, która najwyraźniej okazała się cudem wydajności i prostoty. We wszystkich poprzednich maszynach elektryczność jest generowana przez obracanie kawałka miękkiego żelaza przed biegunami magnesu stałego. Ale aby to zrobić z szybkością wystarczającą do wytworzenia iskier w tak krótkim odstępie czasu, aby utrzymać stały prąd elektryczny odpowiedni dla światła, potrzebna jest znaczna moc. Jednak w maszynie pana Gary'ego kawałek miękkiego żelaza lub armatura zwinięta drutem wystarczy przesunąć przez linię neutralną, aby uzyskać ten sam wynik. Za każdym razem, gdy zmienia się biegunowość, wytwarzana jest iskra. Wystarczy najmniejsza wibracja, aby to zapewnić, a przy każdej wibracji powstają dwie iskry, tak jak przy każdym obrocie w drugiej metodzie. Ogromną objętość można zabezpieczyć przy użyciu siły tak małej, że mogłaby ją dostarczyć wiewiórka w klatce. Dzięki zastosowaniu jednego z najmniejszych silników magnetycznych można dostarczać energię i wytwarzać energię elektryczną bez żadnych kosztów poza kosztem maszyny.
Ogłoszenie o wynalezieniu silnika magnetycznego zostało naturalnie przyjęte z niedowierzaniem, chociaż ostatnie osiągnięcia w dziedzinie mechaniki przygotowały społeczeństwo na niemal wszystko i nie można było się zbytnio dziwić temu, co miało nadejść. Niektórzy przyznawali, że coś w tym może być; inni wzruszyli ramionami i powiedzieli: „Poczekaj, a zobaczysz”, podczas gdy naukowiec odsyłał wszystkich pytających do praw nauki magnetycznej, a wyznawcy autorytetu księgi odpowiadali: „Tak być nie może, ponieważ prawo mówi, że nie może. „Jednak kilku naukowców wystąpiło, zaciekawionych i zbadało modele pana Gary'ego; a kiedy pojawiły się doniesienia o nawróceniu dwóch lub trzech najwybitniejszych spośród nich, zainteresowanie na ogół się obudziło, a profesorowie z Harvardu i zadzwonili z Massachusetts Institute of Technology, zbadali i byli pod wrażeniem szybciej niż naukowcy przenieśli się kapitaliści; i zanim nauka otwarcie uznała odkrycie i zasadę wynalazku, ludzie pieniędzy ubiegali się o pana Gary'ego o prawo używania silnika do różnych celów: jeden chciał go używać do zegarów, inny do maszyn do szycia, jeszcze inni do dentystycznych silniki i tak dalej.
Jest jeszcze zbyt wcześnie, aby spekulować, co może wyniknąć z odkrycia; ale ponieważ wytwarza energię na dwa sposoby, zarówno bezpośrednio przez magnesy, jak i pośrednio, wytwarzając nieograniczoną elektryczność, wydaje się, że naprawdę może stać się z czasem dostępna do wszystkich celów, którym elektryczność mogła być przeznaczona dawno temu, z wyjątkiem wielkich kosztów zaangażowany. W ciągu roku po wynalezieniu telefonu był on praktycznie używany na całym świecie, od Stanów Zjednoczonych po Japonię. I nie jest niewiarygodne, że w 1880 roku można trzymać w kieszeni silnik magnetyczny, uruchamiać zegarek, który nie wymaga nakręcania, i siedząc w wagonie kolejowym, wirować przez kontynent za lokomotywą napędzaną przez ten sam czynnik.
Kanadyjski patent nr 10239

(16 lipca 1879)

Udoskonalenia maszyn magnetoelektrycznych

Wesley W.Gary








Głównym celem mojego wynalazku jest ułatwienie i znaczne zmniejszenie kosztów generowania lub rozwijania prądów elektrycznych przez maszyny dynamo i instrumenty, poprzez takie ulepszenie ich konstrukcji i sposobów działania, aby mogły być obsługiwane przy bardzo małej mocy i przy wysokie wskaźniki prędkości.
Mając to na uwadze, wynalazek polega zasadniczo na takiej konstrukcji maszyny lub instrumentu, aby twornik lub rdzeń z miękkiego żelaza używany z cewką indukcyjną działał stale w jednym i tym samym polu magnetycznym i powodował polaryzację i depolaryzację lub zmienić jego polaryzację bez oddalania się od tego pola.

Dotychczas konstruowano wiele maszyn w celu wytwarzania prądu elektrycznego za pośrednictwem twornika z miękkiego żelaza, zwiniętego drutem i poddanego i namagnesowanego przez indukcyjny wpływ magnesu stałego, poruszającego się twornika lub magnesu, jeden w stosunku do do drugiego w taki sposób, aby zwora zmieniała lub traciła biegunowość szybko i w częstych odstępach czasu.

W celu zabezpieczenia tego odwrócenia lub utraty biegunowości w tworniku bez faktycznego dotykania magnesu, dotychczas uważano za konieczne, aby twornik był wprowadzany i wyprowadzany z pola magnetycznego lub pola przyciągania magnesu; lub też z pola jednego bieguna do pola drugiego. Operacja ta wymagała przemieszczania twornika na duże odległości, co wiązało się z koniecznością wydatkowania dużej ilości energii, ograniczała częstotliwość zmian biegunów i uniemożliwiała pełne wykorzystanie wpływu magnetycznego.

Wartość mojego wynalazku polega głównie na tym, że nie wynoszę twornika z pola magnetycznego, ale operuję nim w całości i zapewniam bardzo lekkim ruchem takie same lub lepsze wyniki niż w istniejących maszynach.

Mój wynalazek opiera się na dotychczas nieznanym fakcie, że w polu magnetycznym lub polu przyciągania każdego magnesu, w większej lub mniejszej odległości od magnesu, istnieje coś, co nazywam neutralną linią, przy której miękkie żelazo nie będzie spolaryzowane, lub namagnesowane przez indukcyjne działanie magnesu.
Położenie przewodu neutralnego w odniesieniu do jego odległości od magnesu jest różne w różnych przypadkach, linia zbliża się do magnesu proporcjonalnie do wzrostu siły magnesu i oddala się wraz ze wzrostem wielkości lub zawartości sześciennej twornika.

Położenie linii można łatwo określić, przykładając cewkę i galwanometr do żelazka i przesuwając je do iz magnesu; lub przez przyłożenie igły zanurzeniowej do szkieletu i zanotowanie punktu, w którym igła przyjmuje pozycję poziomą, lub pozostawienie gwoździa lub innego małego kawałka żelaza do przylgnięcia do szkieletu i odnotowanie punktu, w którym ten sam środek zwalnia .
Odkryłem, że żelazo umieszczone na tej linii, chociaż poddane silnemu przyciągającemu wpływowi ze strony magnesu, pozostaje niespolaryzowane, ale po przesunięciu go z linii w dowolnym kierunku natychmiast przyjmuje biegunowość. Odkryłem również, że biegunowość żelaza jest różna po przeciwnych stronach linii i zmienia się przy jej przekraczaniu, więc jeśli żelazo umieszczone blisko magnesu i spolaryzowane przez indukcję zostanie przeniesione na zewnątrz, straci biegunowość po dotarciu do linii neutralnej, a następnie przyjąć odwrotną polaryzację, gdy przechodzi ona od linii na zewnątrz.

Korzystając z tego faktu i ustawiając twornik tak, aby drgał od przewodu neutralnego do wewnątrz lub od przewodu neutralnego na zewnątrz, lub do pracy w poprzek przewodu, w połączeniu z komutatorem, zabezpieczam wymagane zmiany biegunowości twornika i dają te same wyniki przez bardzo krótki ruch, który jest teraz zapewniony przez dłuższy.

W budowie maszyn i przyrządów, zgodnie z moim planem, detale mogą być konstruowane i układane w dowolny sposób, pod warunkiem, że twornik ma opisane powyżej działanie w stosunku do magnesu.

Najlepsze wyniki uzyskuje się, stosując magnes w kształcie podkowy, w razie potrzeby złożony, rozciągając twornik w poprzek jego dwóch biegunów z jednej strony, a następnie ustawiając twornik tak, aby poruszał się tylko między linią neutralną a magnesem.

Na załączonych rysunkach, ryc. 1, 2, 3 i 4 przedstawiają zależność linii neutralnej od magnesu i pola magnetycznego, a także depolaryzację i zmianę biegunowości twornika.

Rysunek 5 przedstawia widok perspektywiczny jednej z form maszyny magnetoelektrycznej zbudowanej na moim planie.

Nawiązując do rysunków, A przedstawia ramę podstawową wyposażoną w słupki a i podtrzymującą w ustalonym położeniu poziomy magnes stały B, typu zwykłej złożonej podkowy. C, przedstawia płaską poziomą armaturę z miękkiego żelaza leżącą powyżej i rozciągającą się w poprzek obu biegunów magnesu i sztywno przymocowaną do jednego końca poziomej wibrującej dźwigni D, która jest podtrzymywana przez poprzeczny wał b, zamontowany w stojakach a. Dźwignia ta jest wyposażona w pionowe ramię c, którego górny koniec jest wycięty w celu przyjęcia i jest wprawiany w drgania przez mimośród d, zamontowany na wale c, którego koniec jest wyposażony w małe koło zębate f i napędzany z dużej prędkości przez duże koło zębate E, jak pokazano. To ustawienie powoduje, że obrót koła E wprawia w drgania dźwignię i przesuwa zworę do iz magnesu z dużą szybkością. Wokół zwory, która jest korzystnie zmniejszona i zaokrąglona w środku, nawinięta jest zwykła cewka indukcyjna drutowa G.

W celu zrównoważenia lub podtrzymania twornika przed przyciągającym wpływem magnesu i uniknięcia konieczności zastosowania siły napędowej wystarczającej do jego pokonania, umieszczam pod wibrującą dźwignią dwie lub więcej sprężyn H o różnych wysokościach, rozmieszczonych tak, aby wchodziły działają sukcesywnie na dolną stronę dźwigni i stawiają rosnący opór, gdy zwora zbliża się do magnesu - i staje się przedmiotem rosnącego przyciągania.

W tym układzie konieczne jest jedynie, aby wprawiać w drgania twornik, zastosowanie bardzo niewielkiej mocy, wystarczającej do pokonania tarcia i bezwładności ruchomych części.

Podczas regulacji maszyny preferowane jest wprawianie w drgania twornika od linii neutralnej, pozycji pokazanej na ryc. 2, do wewnątrz w kierunku magnesu, do pozycji pokazanej na ryc. 4, w którym to przypadku twornik będzie spolaryzowany podczas opuszczania linii i ulega depolaryzacji, gdy ponownie dociera do linii. Ze względu na fakt, że szkielet wymaga bardzo niewielkiego ruchu, w niektórych przypadkach nieprzekraczającego pięćdziesiątej części cala; oraz fakt, że jest zrównoważony lub podtrzymywany wbrew przyciągającemu wpływowi magnesu, jestem w stanie napędzać maszynę z bardzo dużą prędkością przy użyciu bardzo małej mocy; a ponieważ twornik działa tylko w pobliżu magnesu, gdzie przyciąganie i działanie indukcyjne są bardzo silne, wytwarzam w drucie indukowane prądy o dużej ilości i natężeniu.

Jeśli z jakiegoś szczególnego powodu można to uznać za pożądane, części można wyregulować tak, aby wibrować zworę od linii neutralnej na zewnątrz bez wychodzenia poza pole magnetyczne. Lub, jeśli jest to pożądane, części mogą być tak wyregulowane, że zwora będzie wibrować do i od magnesu w poprzek linii neutralnej, bez wychodzenia z pola magnetycznego. W takim przypadku będą indukowane dwa prądy stałe lub impulsy podczas ruchu na zewnątrz i dwa podczas ruchu do wewnątrz lub twornika.

W celu wytworzenia prądu ciągłego można zastosować komutator lub zmieniacz prądu o dowolnej odpowiedniej lub zwykłej konstrukcji. Ten komutator może być uruchamiany w dowolny odpowiedni sposób, przy czym na rysunku pokazano jeden prosty układ, w którym tylny koniec dźwigni jest przystosowany do wprawiania w wibracje ramienia J, którego koniec jest wyposażony w dwa przewodzące palce K i L , do którego podłączone są końce cewki. Palce bawią się trzema metalowymi płytkami, M, N i O, które są połączone, pierwsze dwie z przewodnikiem P, a drugie z przewodnikiem O, jak pokazano, przy czym przepływ prądu zmienia się wraz z prąd w cewce odwraca się, tak aby wytworzyć ciągły prąd w przewodach P i O. Należy zauważyć, że we wszystkich przypadkach konstrukcja maszyny powinna być taka, aby wykorzystywać depolaryzację twornika na linii neutralnej ; że twornik ma pozostać w polu magnetycznym; i że nie jest konieczne przesuwanie twornika przez całe pole. Ułożenie wibrującego twornika na obu biegunach magnesu, jak pokazano, umożliwia mi ciągłe wykorzystywanie obu biegunów i całego twornika, wykorzystując w ten sposób pełną moc i działanie magnesu. Najlepsze wyniki uzyskuje się, gdy zwora składa się, jak pokazano na rysunku, z dwóch nitowanych płyt lub elementów razem.

Jak wspomniano wcześniej, kształt, konstrukcję i układ części można dowolnie modyfikować, pod warunkiem, że twornik działa w polu magnetycznym, a także pod warunkiem, że prąd wytwarzany przez depolaryzację twornika na linii neutralnej jest dostępny dla używać.

Opisując w ten sposób mój wynalazek, twierdzę, że:

Opisany tutaj sposób wytwarzania indukowanych prądów elektrycznych, polegający na wprawianiu w drgania żelaznej zwory nawiniętej drutem, do i od przewodu neutralnego w polu magnesu trwałego.

W maszynie lub instrumencie magnetoelektrycznym kombinacja magnesu stałego, cewki indukcyjnej i twornika z miękkiego żelaza, ustawiona tak, aby poruszała się całkowicie w polu magnetycznym, do i od linii neutralnej.

W maszynie magnetoelektrycznej połączenie magnesu trwałego, cewki indukcyjnej i twornika oraz mechanizmu roboczego przystosowane do wprawiania w drgania twornika do i od magnesu, od lub w poprzek linii neutralnej, bez odchodzenia od pola magnetycznego.

Połączenie w maszynie magnetoelektrycznej magnesu stałego, cewki indukcyjnej i twornika z miękkiego żelaza wibrowało tylko od linii neutralnej w kierunku magnesu iz powrotem do linii neutralnej.

W maszynie magnetoelektrycznej kombinacja magnesu trwałego, cewki indukcyjnej i twornika z miękkiego żelaza jest przystosowana do wibrowania do i z powrotem oraz zatrzymywania się na linii neutralnej w polu magnetycznym.

Połączenie w maszynie magnetoelektrycznej magnesu stałego, cewki indukcyjnej, żelaznej zwory wibrującej całkowicie w polu magnetycznym do lub w poprzek linii neutralnej oraz automatycznego komutatora przystosowanego do zmiany przebiegu prądu indukowanego, gdy twornik jest na linii neutralnej.

W maszynie magnetoelektrycznej połączenie magnesu trwałego, cewki indukcyjnej i twornika oraz automatycznego komutatora lub zmieniacza prądu ustawionego tak, aby poruszał się, gdy twornik osiąga linię neutralną w polu magnetycznym.

W maszynie magnetoelektrycznej połączenie magnesu trwałego, zwory poruszającej się do i od niego oraz sprężyny lub jej odpowiednika ustawionej w celu przeciwdziałania przyciągającemu wpływowi magnesu.

Połączenie w maszynie magnetoelektrycznej magnesu trwałego, twornika przystosowanego do poruszania się do i od magnesu oraz sprężyn lub równoważnych urządzeń, rozmieszczonych tak, aby zapewniać rosnący opór twornika, gdy zbliża się on do magnesu.

Kombinacja magnesu trwałego, cewki indukcyjnej i twornika rozciągająca się na obu biegunach magnesu i przystosowana do jednoczesnego przemieszczania się do lub z obu biegunów.

Połączenie magnesu trwałego, twornika rozciągającego się na obu biegunach magnesu, cewki indukcyjnej, dźwigni wibracyjnej i mimośrodu jest ustawione tak, aby wibrować dźwignię, jak pokazano.

Wesleya Warda Gary'ego

Waszyngton
27 lutego 1879
Kanadyjski patent 190,206

(1 maja 1877)

Wesley W.Gary

Udoskonalenie silników elektromagnetycznych






Do wszystkich, których może to dotyczyć:

Niech będzie wiadomo, że ja, Wesley W. Gary, z Huntington w hrabstwie Huntington w stanie Pensylwania, wynalazłem pewne udoskonalenia silników elektrycznych, których specyfikację przedstawiono poniżej.
Mój wynalazek polega na zastosowaniu elektromagnesu posuwisto-zwrotnego, którego bieguny zmieniają się przy każdym ruchu, pomiędzy dwoma magnesami stałymi ustawionymi tak, że ich odwrotne bieguny są przeciwne; w osobliwym układzie urządzeń do odwracania prądu, a inne szczegóły opisano poniżej.
Celem mojego wynalazku jest zastosowanie i pełne wykorzystanie w silniku elektrycznym mocy magnesów trwałych i wyprowadzenie z nich większej części mocy, tak aby silniki o dużej mocy mogły być uruchamiane za pomocą małych elektromagnesów, i odpowiednio mały wydatek energii baterii. Osiągnąłem ten cel, umieszczając dwa magnesy trwałe w niewielkiej odległości od siebie, z biegunem ujemnym każdego z biegunów dodatnich drugiego, a następnie umieszczając między nimi elektromagnes przymocowany do mechanizmu napędowego i połączony z urządzeniem do automatycznej zmiany biegunów , tak że elektromagnes jest na przemian przyciągany i odpychany przez dwa magnesy trwałe, z których jeden przyciąga go w tym samym czasie, w którym jest odpychany przez drugi. W ten sposób jestem w stanie wykorzystywać stale i bezpośrednio pełną moc elektromagnesu i obu magnesów trwałych. Ponieważ nie ma różnicy w mocy silnika, czy siła poruszająca wibrujący magnes pochodzi od magnesu stałego, czy od elektromagnesu, oczywiste jest, że te same wyniki można uzyskać, stosując silne magnesy trwałe w połączeniu ze słabym elektromagnesem, jak np. uzyskuje się przy użyciu słabych magnesów trwałych i silnego elektromagnesu, tak że według mojego planu mogę konstruować silniki o dużych rozmiarach i mocy oraz zasilać je małymi bateriami przy znikomym koszcie. Zwiększając moc magnesów trwałych, można zwiększyć moc silnika w dowolnym wymaganym zakresie bez zwiększania ilości baterii wymaganej mocy, tworząc w ten sposób duży silnik, który może być zasilany taką samą mocą akumulatora jak mały. W praktyce jednak okaże się, że najlepiej będzie zwiększyć rozmiar i moc elektromagnesu i jego baterii proporcjonalnie do zwiększonej mocy magnesów trwałych, ale najbardziej zadowalające i ekonomiczne wyniki uzyskuje się, gdy siła lub moc magnesów trwałych magnesów wielokrotnie przewyższa elektromagnes.
Forma i położenie elektromagnesu i magnesów stałych, konstrukcja urządzenia zmieniającego prąd, rozmieszczenie urządzeń do przenoszenia mocy i ruchu z wibrującego elektromagnesu oraz inne szczegóły mogą być dowolnie zmieniane, ponieważ nie tworzą istotną lub ważną część wynalazku.
Korzystne jest zastosowanie magnesów w kształcie podkowy i ustawienie ich w równoległych płaszczyznach; ale mogą być wykonane w innych formach i rozmieszczone w różnych względnych położeniach. Każdy z magnesów trwałych może być wykonany jako pojedynczy stały element lub jako szereg połączonych ze sobą cienkich magnesów, przy czym ten ostatni jest preferowany.
Na załączonych rysunkach, Figura 1 przedstawia widok z góry jednej postaci mojego silnika; Figura 2, widok z boku tego samego; Figura 3, widok szczegółowy, ilustrujący budowę zmieniacza prądu.
A i B reprezentują dwa poziome magnesy trwałe, umieszczone jeden nad drugim, w niewielkiej odległości od siebie, przy czym biegun dodatni każdego z nich znajduje się naprzeciw bieguna ujemnego drugiego. C przedstawia elektromagnes, przymocowany do jednego końca obrotowej belki wibracyjnej, D, której przeciwny koniec jest połączony za pomocą podnośnika, E, z czopem korbowym na kole, F, który jest zamontowany na głównym wale napędowym, G , jak pokazano, tak że drgania magnesu i wiązki wprawią wał w ruch. Końce elektromagnesu C są spłaszczone i rozciągnięte między magnesami trwałymi A i B, a części są tak rozmieszczone, że mogą swobodnie wibrować i przenosić koniec belki D w górę iw dół.
Magnes C jest połączony z baterią dowolnego odpowiedniego rodzaju; ale pomiędzy magnesem a baterią jest umieszczona ładowarka prądowa H, która odwraca prąd elektryczny i zmienia biegunowość magnesu na końcu każdej wibracji ruchu, w wyniku czego magnes C jest naprzemiennie odpychany przez magnes A i przyciągany przez magnes B, a następnie przyciągany przez A i odpychany przez B, tak że nieustannie porusza się w górę i w dół między nimi. Drgania elektromagnesu napędzają belkę D, która z kolei za pośrednictwem dźwigni i korby napędza wał, na którym zamontowane jest koło.
Zmieniacz prądu składa się z obrotowego ramienia wibracyjnego, H, którego jeden koniec jest rozwidlony i obsługiwany przez popychacz, c, przymocowany do belki D, a drugi koniec wyposażony w dwa palce przewodzące sprężynę, d i e, które są połączone przeciwległymi końcach spirali i rozmieszczonych tak, aby grały na trzech metalowych płytkach, f, f i g, dwie pierwsze połączone z biegunem ujemnym, a drugie z dodatnim biegunem baterii. Palce zawsze łączą się z przeciwległymi biegunami baterii, a każdy palec zmienia się z dodatniej na ujemną płytkę, w taki sposób, że prąd elektryczny ma swój bieg przez spiralę elektromagnesu odwracany przy każdym ruchu palców.
Aby magnesy trwałe mogły być regulowane w razie potrzeby oraz aby, gdy składają się z szeregu cienkich płytek lub magnesów, płytki mogły być dodawane lub usuwane z szeregu w celu zmiany siły magnesów, są one są zamontowane na pionowych śrubach h i zabezpieczone nakrętkami i w pokazany sposób.
W praktyce stwierdzam, że aby zapobiec wzajemnemu oddziaływaniu i częściowemu neutralizowaniu się magnesów trwałych, powierzchnie lub bieguny elektromagnesu powinny być tak szerokie lub szersze niż magnesy trwałe.
Ważne jest również, aby bieguny elektromagnesu były spłaszczone po bokach, aby całe powierzchnie mogły zbliżyć się do powierzchni lub biegunów magnesów stałych, które należy spłaszczyć w podobny sposób.
Zdaję sobie sprawę, że silniki składające się z zewnętrznej okrągłej serii magnesów trwałych i centralnie obracającej się serii elektromagnesów, których biegunowość zmienia się w miarę mijania innych, są stare; ale mój układ różni się od niego i jest nadrzędny w tym, że przykładam moc do poruszania magnesu bezpośrednio po linii lub ścieżce ruchu, podczas gdy w maszynach obrotowych moc jest przykładana stycznie, a w konsekwencji do wielka wada.
Zdaję sobie sprawę, że umieszczanie wibrującego twornika między dwoma elektromagnesami, które albo były spolaryzowane naprzemiennie, albo ich biegunowość była odwracana przy każdym ruchu twornika, jest stare; jednak różnią się one w moim silniku, że czerpią swoją moc całkowicie z elektromagnesów, podczas gdy w moim silniku energia pochodzi głównie z magnesów trwałych, oraz że wymagają one użycia dwóch elektromagnesów, podczas gdy w moim silniku tylko jeden Jest używane.
Moja kombinacja posiada dostrzega korzyści wynikające z wymagania niewielkiej mocy akumulatora w stosunku do ilości mocy wytwarzanej przez silnik oraz umożliwienia zmniejszenia masy wibrujących części, dzięki czemu silnik może pracować z dużą szybkością.
Oczywiste jest, że zamiast pojedynczego elektromagnesu i jednej pary magnesów trwałych na jednym końcu belki, na każdym końcu wiązki może być zastosowana podobna kombinacja lub dwie lub więcej kombinacji zastosowanych na każdym końcu. Jest również oczywiste, że zamiast elektromagnesu w kształcie podkowy, prosty może być umieszczony poprzecznie między dwoma magnesami trwałymi.
Opisując w ten sposób mój wynalazek, twierdzę, że:
1) Połączenie w silniku elektrycznym dwóch magnesów trwałych A i B oraz elektromagnesu C, połączonych z urządzeniem do zmiany biegunów i ustawionych tak, aby wibrowały między magnesami trwałymi, zasadniczo tak, jak pokazano i opisano.
2) Połączenie dwóch magnesów trwałych, ustawionych tak, że ich odwrotne bieguny są przeciwne, ale oddzielone od siebie, oraz elektromagnesu posuwisto-zwrotnego połączonego z urządzeniem do automatycznej zmiany biegunów, zasadniczo zgodnie z opisem.
3) Połączenie w silniku elektrycznym elektromagnesu posuwisto-zwrotnego, połączonego z urządzeniem do automatycznej zmiany biegunów, oraz dwóch złożonych magnesów trwałych, umieszczonych po przeciwnych stronach elektromagnesu, z których każdy składa się z szeregu cienkich magnesów, zamontowanych w taki sposób, że seria może być dowolnie zwiększana lub zmniejszana w celu zwiększenia lub zmniejszenia mocy silnika.
4) W połączeniu z magnesami A i B oraz wibrującym elektromagnesem C, belka D, wyposażona w popychacz c i ramię, zapewniają palcom d i e poruszanie się po płytkach f, f i g, jak pokazane.

wersja angielska:
Improvement on Magneto Electric Machines: Wesley W. Gary.